技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位和圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于北斗的接觸網(wǎng)無(wú)人巡檢車的自動(dòng)定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

接觸網(wǎng)是電氣化鐵路系統(tǒng)中最主要的組成部分，沿鐵軌線路布置于上空特定位置，通過與受電弓的滑動(dòng)接觸為火車提供動(dòng)力。如果接觸網(wǎng)設(shè)備的零部件出現(xiàn)故障，如絕緣器表面擊穿、絕緣子閃絡(luò)、緊固螺栓出現(xiàn)疲勞損傷等，這將直接影響沿線火車的正常運(yùn)行，可見接觸網(wǎng)零部件的檢修工作非常重要。

目前國(guó)內(nèi)鐵路接觸網(wǎng)零部件的檢修工作需要在列車的運(yùn)行系統(tǒng)中，預(yù)留出檢修工作的“天窗”時(shí)間，通過人力車梯或鐵路接觸網(wǎng)綜合檢修作業(yè)車對(duì)各檢測(cè)點(diǎn)的接觸網(wǎng)零部件逐個(gè)進(jìn)行檢修。在有限的“天窗”時(shí)間內(nèi)，人力車梯進(jìn)行檢修的方式需要配置約十個(gè)工作人員，既耗時(shí)又耗力，同時(shí)高空作業(yè)對(duì)工作人員的安全也在一定程度上構(gòu)成威脅；另一種檢修方式效率高，但是成本較高，不具有普遍適用性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種采用無(wú)人巡檢車對(duì)鐵路接觸網(wǎng)的相關(guān)零部件進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)使無(wú)人巡檢車能夠在接觸網(wǎng)立柱中心位置±20mm位置處準(zhǔn)確定位的基于北斗的接觸網(wǎng)無(wú)人巡檢車的自動(dòng)定位系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種基于北斗的接觸網(wǎng)無(wú)人巡檢車的自動(dòng)定位系統(tǒng)，包括無(wú)人巡檢車、工控機(jī)和北斗系統(tǒng)接收機(jī)，所述無(wú)人巡檢車包括用于實(shí)現(xiàn)在鐵軌上行走的底盤系統(tǒng)、用于實(shí)現(xiàn)在垂直高度上的升降的提升機(jī)構(gòu)以及用于對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行拍照的移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)；所述底盤系統(tǒng)包括底盤框架，其上安裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和第一控制柜；所述提升機(jī)構(gòu)包括外側(cè)框架、中間框架和內(nèi)側(cè)框架；所述提升機(jī)構(gòu)的下端安裝在所述底盤框架上，所述提升機(jī)構(gòu)的上端安裝移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)，所述移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)上安裝工業(yè)照相機(jī)和第二控制柜，所述第二控制柜與工業(yè)照相機(jī)雙向通訊，所述第一控制柜和第二控制柜均通過通訊系統(tǒng)與工控機(jī)雙向通訊，所述工控機(jī)內(nèi)部加載圖像識(shí)別系統(tǒng)；所述北斗系統(tǒng)接收機(jī)包括用于實(shí)現(xiàn)粗定位的基站接收機(jī)和移動(dòng)站接收機(jī)，所述移動(dòng)站接收機(jī)安裝在第二控制柜內(nèi)，所述移動(dòng)站接收機(jī)和工控機(jī)通過通訊線纜雙向通訊，所述基站接收機(jī)安裝在無(wú)人巡檢車的起點(diǎn)位置處。

所述底盤框架采用鋁方管拼接而成，各個(gè)鋁方管之間通過四孔連接片連接，底盤框架的四個(gè)內(nèi)角處安裝用于增強(qiáng)整個(gè)底盤框架結(jié)構(gòu)的剛性L型連接件；底盤框架的正面后部架設(shè)兩根橫向的第一鋁型材，底盤框架正面前部的一側(cè)固定第一控制柜，第一控制柜通過控制線控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，第一控制柜內(nèi)側(cè)的底盤框架上通過螺栓連接絞盤，絞盤上纏繞鋼絲繩，鋼絲繩繞到提升機(jī)構(gòu)上，提升機(jī)構(gòu)通過螺栓固定在第一鋁型材上。

所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的輸出端與第一行星減速器的輸入端相連，第一行星減速器的輸出端與齒輪換向器的輸入端相連，齒輪換向器分兩端輸出，兩個(gè)輸出端分別通過鋼管與驅(qū)動(dòng)輪卡盤相連，驅(qū)動(dòng)輪卡盤通過軸承座固定，軸承座通過螺栓連接固定在鋁方管背面，驅(qū)動(dòng)輪卡盤的后端安裝驅(qū)動(dòng)輪；底盤框架上設(shè)有左右對(duì)稱的從動(dòng)系統(tǒng)，從動(dòng)系統(tǒng)包括從動(dòng)軸支架，從動(dòng)軸支架通過螺栓固定在底盤框架的背面，從動(dòng)軸支架的側(cè)面焊接從動(dòng)軸，從動(dòng)軸通過軸承與從動(dòng)輪配合。

所述內(nèi)側(cè)框架上套設(shè)中間框架，所述中間框架上套設(shè)外側(cè)框架，所述外側(cè)框架的兩側(cè)自上而下通過鉚釘鉚接三根橫向的用于攀爬的L型鋁型材，外側(cè)框架的頂部四個(gè)角安裝內(nèi)凹槽型滑輪軸承組，內(nèi)凹槽型滑輪軸承組從外側(cè)抵住中間框架，中間框架底部的四個(gè)角安裝外凸槽型滑輪軸承組，外凸槽型滑輪軸承組從內(nèi)側(cè)抵住外側(cè)框架，中間框架的頂部四個(gè)角安裝內(nèi)凹槽型滑輪軸承組，內(nèi)凹槽型滑輪軸承組從外側(cè)抵住內(nèi)側(cè)框架，內(nèi)側(cè)框架底部的四個(gè)角安裝外凸槽型滑輪軸承組，外凸槽型滑輪軸承組從內(nèi)側(cè)抵住中間框架；所述外側(cè)框架的底部上安裝第一定滑輪，外側(cè)框架的頂部上安裝第二定滑輪，所述中間框架的底部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第三定滑輪、第八定滑輪，中間框架的頂部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第四定滑輪、第七定滑輪，所述內(nèi)側(cè)框架的底部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第五定滑輪、第六定滑輪；所述內(nèi)側(cè)框架的頂部通過螺栓安裝移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)。

所述移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)包括兩個(gè)三角架，兩個(gè)三角架通過螺栓安裝在內(nèi)側(cè)框架的頂端，兩個(gè)三角架之間架設(shè)第二控制柜，三角架的背面安裝橫向鋁型材框架，橫向鋁型材框架上安裝第一直線滑動(dòng)單元，橫向鋁型材框架內(nèi)側(cè)設(shè)有橫移直流電機(jī)，橫移直流電機(jī)的輸出端與第二行星減速器的輸入端相連，第二行星減速器的輸出端通過第一聯(lián)軸器連接第一絲杠，第一絲杠通過第一鋁板固定，第一絲杠通過第一絲杠螺母連接豎向鋁型材框架，豎向鋁型材框架的背面安裝第一直線滑動(dòng)單元，豎向鋁型材框架正面的兩根豎向鋁型材上通過螺栓安裝第二直線滑動(dòng)單元，豎向鋁型材框架內(nèi)側(cè)設(shè)有豎直直流電機(jī)，豎直直流電機(jī)的輸出端與第三行星減速器的輸入端相連，第三行星減速器的輸出端通過第二聯(lián)軸器連接第二絲杠，第二絲杠通過第二鋁板固定，第二絲杠上通過第二絲杠螺母安裝在日字型鋁型材框架上，日字型鋁型材框架與豎向鋁型材框架的第二直線滑動(dòng)單元連接，日字型鋁型材框架上部安裝第三鋁板，第三鋁板上搭載工業(yè)照相機(jī)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于北斗的接觸網(wǎng)無(wú)人巡檢車的自動(dòng)定位系統(tǒng)的自動(dòng)定位方法，該方法包括下列順序的步驟：

（1）采集接觸網(wǎng)立柱相對(duì)于無(wú)人巡檢車起點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)，包括距離數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；

（2）開啟自動(dòng)運(yùn)行模式，工控機(jī)通過北斗定位系統(tǒng)得到無(wú)人巡檢車的當(dāng)前位置信息，并根據(jù)該位置信息查詢數(shù)據(jù)庫(kù)以獲得下一預(yù)定停車位置的信息，無(wú)人巡檢車加速至額定速度，然后保持勻速行駛；北斗系統(tǒng)接收機(jī)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人巡檢車的當(dāng)前位置信息，并將當(dāng)前位置信息發(fā)送至工控機(jī)；

（3）工控機(jī)內(nèi)的移動(dòng)站接收機(jī)對(duì)當(dāng)前位置信息實(shí)時(shí)處理，當(dāng)無(wú)人巡檢車與預(yù)定停車位置的距離X小于20米時(shí)，無(wú)人巡檢車開始減速，逐漸靠近預(yù)定停車位置，無(wú)人巡檢車速度越來(lái)越小，直至X小于設(shè)定誤差ρ，無(wú)人巡檢車停車實(shí)現(xiàn)粗定位；

（4）粗定位后，啟動(dòng)工業(yè)照相機(jī)，工業(yè)照相機(jī)采集圖像，采集的照片發(fā)送至工控機(jī)；工控機(jī)內(nèi)的圖像處理系統(tǒng)開始對(duì)采集的照片進(jìn)行處理，圖像處理的過程依次為：灰度化處理、截取圖片、二值化、圖像膨脹、圖像腐蝕、邊緣檢測(cè)和Hough變換；

（5）工控機(jī)根據(jù)圖像處理的結(jié)果計(jì)算預(yù)定停車位置與無(wú)人巡檢車的實(shí)際距離X，控制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)人巡檢車實(shí)現(xiàn)精定位，無(wú)人巡檢車準(zhǔn)確停車。

所述步驟（1）中，采集接觸網(wǎng)立柱相對(duì)于無(wú)人巡檢車起點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)具體是指：將基站接收機(jī)固定在無(wú)人巡檢車的起點(diǎn)后，人工利用遙控器控制無(wú)人巡檢車運(yùn)動(dòng)至預(yù)定停車位置附近，利用遙控器控制工業(yè)照相機(jī)采集圖片，工控機(jī)對(duì)工業(yè)照相機(jī)采集的圖片進(jìn)行處理，根據(jù)圖片處理的結(jié)果，工控機(jī)發(fā)送控制指令控制無(wú)人巡檢車自動(dòng)精確定位到預(yù)定停車位置，再利用遙控器將當(dāng)前自動(dòng)定位的位置數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，再利用遙控器控制無(wú)人巡檢車運(yùn)動(dòng)至下一預(yù)定停車位置，重復(fù)上述過程，直至完成位置數(shù)據(jù)的采集工作。

所述精定位是指無(wú)人巡檢車在接觸網(wǎng)立柱中心位置±20mm的范圍內(nèi)停車，具體是指，工業(yè)照相機(jī)對(duì)接觸網(wǎng)立柱進(jìn)行拍照，經(jīng)過圖像處理后能找到接觸網(wǎng)的立柱特征在該照片中的像素位置，而該像素位置和無(wú)人巡檢車距離立柱的橫向距離之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，工控機(jī)根據(jù)圖像處理的結(jié)果即立柱特征在照片中的像素位置計(jì)算預(yù)定停車位置與無(wú)人檢修車之間的實(shí)際距離X，控制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)人巡檢車實(shí)現(xiàn)精定位，無(wú)人巡檢車準(zhǔn)確停車。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過北斗系統(tǒng)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)粗定位，其定位精度約為300mm，北斗定位系統(tǒng)愈發(fā)成熟，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，所以選擇以北斗定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢車的粗定位也較為可靠；通過工控機(jī)對(duì)工業(yè)照相機(jī)采集的接觸網(wǎng)立柱照片進(jìn)行處理，其特征保存完整且十分可靠，所以選擇以圖像處理為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢車的精定位也較為可靠；無(wú)人巡檢車的控制系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，其功能全面，能夠與搭載的檢測(cè)裝備通訊，所以可在上位機(jī)程序里加入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，每次檢測(cè)完畢后將檢修車的當(dāng)前所在位置以及檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。

附圖說(shuō)明

圖1是工業(yè)照相機(jī)采集接觸網(wǎng)立柱特征的圖像模型示意圖；

圖2是橫坐標(biāo)x和距離S的x-S曲線圖；

圖3是本發(fā)明的定位方法流程圖；

圖4是圖像識(shí)別系統(tǒng)手調(diào)界面示意圖；

圖5是經(jīng)過灰度化處理后的鐵路接觸網(wǎng)立柱圖；

圖6是圖5的部分截取圖；

圖7是圖6經(jīng)二值化處理后的示意圖；

圖8是圖7經(jīng)圖像膨脹和腐蝕處理后的示意圖；

圖9是圖8經(jīng)邊緣檢測(cè)處理后的示意圖；

圖10是圖9經(jīng)Hough變換處理后的示意圖；

圖11是無(wú)人檢修車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是無(wú)人檢修車中底盤系統(tǒng)的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是無(wú)人檢修車中底盤系統(tǒng)的背面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是無(wú)人檢修車中提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是無(wú)人檢修車中移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、11所示，一種基于北斗的接觸網(wǎng)無(wú)人巡檢車的自動(dòng)定位系統(tǒng)，包括無(wú)人巡檢車57、工控機(jī)和北斗系統(tǒng)接收機(jī)，所述無(wú)人巡檢車57包括用于實(shí)現(xiàn)在鐵軌上行走的底盤系統(tǒng)3、用于實(shí)現(xiàn)在垂直高度上的升降的提升機(jī)構(gòu)2以及用于對(duì)接觸網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行拍照的移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1；所述底盤系統(tǒng)3包括底盤框架5，其上安裝驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6和第一控制柜9；所述提升機(jī)構(gòu)2包括外側(cè)框架24、中間框架23和內(nèi)側(cè)框架22；所述提升機(jī)構(gòu)2的下端安裝在所述底盤框架5上，所述提升機(jī)構(gòu)2的上端安裝移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1，所述移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1上安裝工業(yè)照相機(jī)36和第二控制柜45，所述第二控制柜45與工業(yè)照相機(jī)36雙向通訊，所述第一控制柜9和第二控制柜45均通過通訊系統(tǒng)與工控機(jī)雙向通訊，所述工控機(jī)內(nèi)部加載圖像識(shí)別系統(tǒng)；所述北斗系統(tǒng)接收機(jī)包括用于實(shí)現(xiàn)粗定位的基站接收機(jī)和移動(dòng)站接收機(jī)，所述移動(dòng)站接收機(jī)安裝在第二控制柜45內(nèi)，所述移動(dòng)站接收機(jī)和工控機(jī)通過通訊線纜雙向通訊，所述基站接收機(jī)安裝在無(wú)人巡檢車57的起點(diǎn)位置處。檢修工作段的里程一般為3公里，共有約60個(gè)接觸網(wǎng)立柱，人為將接觸網(wǎng)的立柱依次編號(hào)為1-60。基站接收機(jī)固定于1號(hào)立柱位置處作為起點(diǎn)，移動(dòng)站接收機(jī)固定于第二控制柜45，所述基站接收機(jī)與移動(dòng)站接收機(jī)共同接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，基站接收機(jī)接受到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過電臺(tái)發(fā)送至移動(dòng)站接收機(jī)，基站接收機(jī)與移動(dòng)站接收機(jī)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)通過相位動(dòng)態(tài)查分定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)精度約為300mm的定位。

由工業(yè)照相機(jī)36直接采集的圖片為彩色圖像，像素為寬度1920×高度1080，其圖像格式為RGB，其每一個(gè)像素點(diǎn)的區(qū)間為（0,0,0）～（255,255,255）。經(jīng)過灰度化處理以后，彩色圖像變成8位的灰度圖像，即黑白圖像，如圖5所示，由黑到白，其顏色深度由灰度值決定，其灰度值范圍是0～255?；叶葓D像經(jīng)過二值化處理，則變成一個(gè)二值灰度圖像，只有黑和白，如圖7所示，其像素值為0或1。對(duì)二值圖像進(jìn)行圖像腐蝕和圖像膨脹處理不僅可以消除沒有意義的邊界點(diǎn)，還可以收縮邊界，如圖8所示，有利于對(duì)圖像中直線特征的分析與識(shí)別。對(duì)二值圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)和Hough變換的處理則能夠提取出直線特征，如圖9、圖10所示。圖5為原圖，其尺寸為1920*1080，圖6為原圖的部分截取，截取尺寸為1920*240，從上至下，為了減少圖片自然背景對(duì)處理過程造成不必要干擾，所以在保留接觸網(wǎng)立柱特征的基礎(chǔ)上，截取原圖。

定位過程中的關(guān)鍵在于：如何在粗定位完成后，根據(jù)圖像中接觸網(wǎng)立柱的位置信息來(lái)判斷無(wú)人巡檢車57實(shí)際與接觸網(wǎng)立柱之間的距離。為此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究定位算法，實(shí)驗(yàn)中工業(yè)照相機(jī)采集接觸網(wǎng)立柱特征的圖像模型如圖1所示。

工業(yè)照相機(jī)36安裝在無(wú)人巡檢車57底盤上，以接觸網(wǎng)立柱Q為目標(biāo)位置，d是鐵路距離立柱的橫向垂直距離，可以測(cè)得d等于3050mm。S則是工業(yè)照相機(jī)36距離接觸網(wǎng)立柱的縱向直線距離。實(shí)驗(yàn)過程中，沿鐵軌推動(dòng)底盤改變S進(jìn)行圖像采集拍照。將獲得的多組照片，通過軟件測(cè)量出圖像中接觸網(wǎng)立柱位置的橫坐標(biāo)x，其單位為像素，記錄距離S和橫坐標(biāo)x。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出x-S曲線圖，如圖2所示。

由于接觸網(wǎng)立柱在圖像中的像素坐標(biāo)和S之間存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，根據(jù)線性插值的方式，可以得到與某個(gè)像素坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的S。由圖2可發(fā)現(xiàn)在接觸網(wǎng)立柱處于圖像像素坐標(biāo)的中點(diǎn)附近即S處于±800mm位置時(shí)，x與S之間大致呈線性關(guān)系，盡管S較大時(shí)，x與S之間并不呈現(xiàn)線性關(guān)系，但是經(jīng)過北斗系統(tǒng)接收機(jī)的粗定位后，S已經(jīng)處于300mm以內(nèi)，所以可以忽略S較大時(shí)線性插值方法所存在的誤差。

如圖3所示，本自動(dòng)定位方法包括下列順序的步驟：

（1）采集接觸網(wǎng)立柱相對(duì)于無(wú)人巡檢車57起點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)，包括距離數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中；

（2）開啟自動(dòng)運(yùn)行模式，工控機(jī)通過北斗定位系統(tǒng)得到無(wú)人巡檢車57的當(dāng)前位置信息，并根據(jù)該位置信息查詢數(shù)據(jù)庫(kù)以獲得下一預(yù)定停車位置的信息，無(wú)人巡檢車57加速至額定速度，然后保持勻速行駛；北斗系統(tǒng)接收機(jī)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人巡檢車的當(dāng)前位置信息，并將當(dāng)前位置信息發(fā)送至工控機(jī)；

（3）工控機(jī)內(nèi)的移動(dòng)站接收機(jī)對(duì)當(dāng)前位置信息實(shí)時(shí)處理，當(dāng)無(wú)人巡檢車57與預(yù)定停車位置的距離X小于20米時(shí)，無(wú)人巡檢車57開始減速，逐漸靠近預(yù)定停車位置，無(wú)人巡檢車57速度越來(lái)越小，直至X小于設(shè)定誤差ρ，無(wú)人巡檢車57停車實(shí)現(xiàn)粗定位；在這里設(shè)定誤差ρ為300mm，也可以根據(jù)需要修改這個(gè)值；

（4）粗定位后，啟動(dòng)工業(yè)照相機(jī)36，工業(yè)照相機(jī)36采集圖像，采集的照片發(fā)送至工控機(jī)；工控機(jī)內(nèi)的圖像處理系統(tǒng)開始對(duì)采集的照片進(jìn)行處理，圖像處理的過程依次為：灰度化處理、截取圖片、二值化、圖像膨脹、圖像腐蝕、邊緣檢測(cè)和Hough變換；

（5）工控機(jī)根據(jù)圖像處理的結(jié)果計(jì)算預(yù)定停車位置與無(wú)人巡檢車57的實(shí)際距離X，控制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)人巡檢車57實(shí)現(xiàn)精定位，無(wú)人巡檢車57準(zhǔn)確停車。

檢修工作段的里程一般為3公里，共有約60個(gè)接觸網(wǎng)立柱，人為將接觸網(wǎng)的立柱依次編號(hào)為1-60?；窘邮諜C(jī)固定于1號(hào)立柱位置處作為起點(diǎn)，移動(dòng)站接收機(jī)固定于第二控制柜45，所述基站接收機(jī)與移動(dòng)站接收機(jī)通過北斗系統(tǒng)的相位動(dòng)態(tài)查分定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)精度約為300mm的定位。為了實(shí)現(xiàn)粗定位，無(wú)人巡檢車57需要事先采集各接觸網(wǎng)相對(duì)于起點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)（距離和角度），該位置數(shù)據(jù)既可由其他設(shè)備采集后輸入到無(wú)人巡檢車57的控制系統(tǒng)也可由人工對(duì)各接觸網(wǎng)立柱的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。所述步驟（1）中，采集接觸網(wǎng)立柱相對(duì)于無(wú)人巡檢車57起點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)具體是指：將基站接收機(jī)固定在無(wú)人巡檢車57的起點(diǎn)后，人工利用遙控器控制無(wú)人巡檢車57運(yùn)動(dòng)至預(yù)定停車位置附近，利用遙控器控制工業(yè)照相機(jī)36采集圖片，工控機(jī)對(duì)工業(yè)照相機(jī)36采集的圖片進(jìn)行處理，根據(jù)圖片處理的結(jié)果，工控機(jī)發(fā)送控制指令控制無(wú)人巡檢車57自動(dòng)精確定位到預(yù)定停車位置，再利用遙控器將當(dāng)前自動(dòng)定位的位置數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，再利用遙控器控制無(wú)人巡檢車57運(yùn)動(dòng)至下一預(yù)定停車位置，重復(fù)上述過程，直至完成位置數(shù)據(jù)的采集工作。

無(wú)人巡檢車57完成粗定位后，定位精度約為300mm，尚不滿足無(wú)人巡檢車57的定位要求。所述步驟（5）中，所述精定位是指無(wú)人巡檢車57在接觸網(wǎng)立柱中心位置±20mm的范圍內(nèi)停車，具體是指，工業(yè)照相機(jī)36對(duì)接觸網(wǎng)立柱進(jìn)行拍照，經(jīng)過圖像處理后能找到接觸網(wǎng)的立柱特征在該照片中的像素位置，而該像素位置和無(wú)人巡檢車57距離立柱的橫向距離之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，工控機(jī)根據(jù)圖像處理的結(jié)果即立柱特征在照片中的像素位置計(jì)算預(yù)定停車位置與無(wú)人檢修車57之間的實(shí)際距離X，控制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)人巡檢車57實(shí)現(xiàn)精定位，無(wú)人巡檢車57準(zhǔn)確停車。

圖像識(shí)別系統(tǒng)手調(diào)界面如圖4所示，圖中A為接觸網(wǎng)立柱原圖，該圖是在鐵路現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)試過程中所采集的一張照片。圖中B則是經(jīng)過圖像處理之后的結(jié)果，能夠提取出其直線特征。

如圖12、13所示，所述底盤框架5采用鋁方管拼接而成，各個(gè)鋁方管之間通過四孔連接片7連接，底盤框架5的四個(gè)內(nèi)角處安裝用于增強(qiáng)整個(gè)底盤框架5結(jié)構(gòu)的剛性L型連接件4；底盤框架5的正面后部架設(shè)兩根橫向的第一鋁型材10，底盤框架5正面前部的一側(cè)固定第一控制柜9，第一控制柜9通過控制線控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6，第一控制柜9內(nèi)側(cè)的底盤框架5上通過螺栓連接絞盤8，絞盤8上纏繞鋼絲繩，鋼絲繩繞到提升機(jī)構(gòu)2上，提升機(jī)構(gòu)2通過螺栓固定在第一鋁型材10上。

如圖12、13所示，所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6包括驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)19，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)19的輸出端與第一行星減速器20的輸入端相連，第一行星減速器20的輸出端與齒輪換向器21的輸入端相連，齒輪換向器21分兩端輸出，兩個(gè)輸出端分別通過鋼管18與驅(qū)動(dòng)輪卡盤16相連，驅(qū)動(dòng)輪卡盤16通過軸承座17固定，軸承座17通過螺栓連接固定在鋁方管背面，驅(qū)動(dòng)輪卡盤16的后端安裝驅(qū)動(dòng)輪15；底盤框架5上設(shè)有左右對(duì)稱的從動(dòng)系統(tǒng)11，從動(dòng)系統(tǒng)11包括從動(dòng)軸支架12，從動(dòng)軸支架12通過螺栓固定在底盤框架5的背面，從動(dòng)軸支架12的側(cè)面焊接從動(dòng)軸13，從動(dòng)軸13通過軸承與從動(dòng)輪14配合。需要行走時(shí)，第一控制柜9給出信號(hào)，通過控制線控制驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)19轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)19通過第一行星減速器20增大輸出扭矩，將力矩傳遞給齒輪換向器21，齒輪換向器21將力矩通過輸出端兩側(cè)的鋼管18傳遞給驅(qū)動(dòng)輪卡盤16，驅(qū)動(dòng)輪卡盤16帶動(dòng)兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6帶動(dòng)從動(dòng)系統(tǒng)11轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢車57在鐵軌上的行走。

如圖14所示，所述內(nèi)側(cè)框架22上套設(shè)中間框架23，所述中間框架23上套設(shè)外側(cè)框架24，所述外側(cè)框架24的兩側(cè)自上而下通過鉚釘鉚接三根橫向的用于攀爬的L型鋁型材26，外側(cè)框架24的頂部四個(gè)角安裝內(nèi)凹槽型滑輪軸承組25，內(nèi)凹槽型滑輪軸承組25從外側(cè)抵住中間框架23，中間框架23底部的四個(gè)角安裝外凸槽型滑輪軸承組31，外凸槽型滑輪軸承組31從內(nèi)側(cè)抵住外側(cè)框架24，使外側(cè)框架24和中間框架23之間配合的運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)，中間框架24的頂部四個(gè)角安裝內(nèi)凹槽型滑輪軸承組25，內(nèi)凹槽型滑輪軸承組25從外側(cè)抵住內(nèi)側(cè)框架23，內(nèi)側(cè)框架23底部的四個(gè)角安裝外凸槽型滑輪軸承組31，外凸槽型滑輪軸承組31從內(nèi)側(cè)抵住中間框架24。

如圖14所示，所述外側(cè)框架24的底部上安裝第一定滑輪29，外側(cè)框架24的頂部上安裝第二定滑輪33，所述中間框架23的底部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第三定滑輪30、第八定滑輪28，中間框架23的頂部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第四定滑輪34、第七定滑輪35，所述內(nèi)側(cè)框架22的底部相對(duì)的兩側(cè)上分別安裝第五定滑輪32、第六定滑輪；所述內(nèi)側(cè)框架22的頂部通過螺栓安裝移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1。鋼絲繩從外側(cè)框架24底部正對(duì)絞盤8一側(cè)的第一定滑輪29繞入，經(jīng)過外側(cè)框架24頂部一側(cè)的第二定滑輪33、中間框架23底部一側(cè)的第三定滑輪30、中間框架23頂部一側(cè)的第四定滑輪34、內(nèi)側(cè)框架22底部一側(cè)的第五定滑輪32，然后到內(nèi)側(cè)框架22底部另一側(cè)的第六定滑輪，經(jīng)過中間框架23頂部另一側(cè)的第七定滑輪35、中間框架23底部另一側(cè)的第八定滑輪28，繞到外側(cè)框架24頂部另一側(cè)的固定孔上，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩另一端的固定，這樣通過特殊的繞線方式，通過拉動(dòng)鋼絲繩即可實(shí)現(xiàn)三層框架相互之間的伸縮。

如圖15所示，所述移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1包括兩個(gè)三角架44，兩個(gè)三角架44通過螺栓安裝在內(nèi)側(cè)框架22的頂端，兩個(gè)三角架44之間架設(shè)第二控制柜45，三角架44的背面安裝橫向鋁型材框架46，橫向鋁型材框架46上安裝第一直線滑動(dòng)單元47，橫向鋁型材框架46內(nèi)側(cè)設(shè)有橫移直流電機(jī)40，橫移直流電機(jī)40的輸出端與第二行星減速器41的輸入端相連，第二行星減速器41的輸出端通過第一聯(lián)軸器42連接第一絲杠48，第一絲杠48通過第一鋁板43固定，第一絲杠48通過第一絲杠螺母49連接豎向鋁型材框架39，豎向鋁型材框架39的背面安裝第一直線滑動(dòng)單元47，豎向鋁型材框架39正面的兩根豎向鋁型材上通過螺栓安裝第二直線滑動(dòng)單元38，豎向鋁型材框架39內(nèi)側(cè)設(shè)有豎直直流電機(jī)50，豎直直流電機(jī)50的輸出端與第三行星減速器51的輸入端相連，第三行星減速器51的輸出端通過第二聯(lián)軸器52連接第二絲杠53，第二絲杠53通過第二鋁板固定，第二絲杠53上通過第二絲杠螺母55安裝在日字型鋁型材框架56上，日字型鋁型材框架56與豎向鋁型材框架39的第二直線滑動(dòng)單元38連接，實(shí)現(xiàn)日字型鋁型材框架56在豎向鋁型材框架39上的豎直運(yùn)動(dòng)，日字型鋁型材框架56上部安裝第三鋁板37，第三鋁板37上搭載工業(yè)照相機(jī)36。工作人員通過遠(yuǎn)程操控，將信號(hào)傳遞給第二控制柜45，第二控制柜45通過控制線將控制信號(hào)傳遞給工業(yè)照相機(jī)36，工業(yè)照相機(jī)36對(duì)接觸網(wǎng)關(guān)鍵連接處進(jìn)行聚焦和拍照。

無(wú)人巡檢車57在工作時(shí)，將無(wú)人巡檢車57首先搬運(yùn)到鐵路鐵軌上，轉(zhuǎn)動(dòng)底盤系統(tǒng)3上的絞盤8把手，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)構(gòu)2的伸長(zhǎng)，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)2上部的移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1到達(dá)一定高度后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)絞盤8的把手，將把手位置固定，通過遠(yuǎn)程控制第一控制柜9，來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6啟動(dòng)，使無(wú)人巡檢車57能實(shí)現(xiàn)在鐵軌上的行走，對(duì)需要檢測(cè)的接觸網(wǎng)系統(tǒng)連接關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)現(xiàn)粗定位；

當(dāng)無(wú)人巡檢車57到達(dá)需要檢測(cè)的大致位置時(shí)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)19停止轉(zhuǎn)動(dòng)，第二控制柜45分別控制移動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)1的橫移直流電機(jī)40和豎直直流電機(jī)50啟動(dòng)，使得最上層的日字型鋁型材框架56能夠通過橫向和豎向的運(yùn)動(dòng)，最終保證日字型鋁型材框架56上搭載的工業(yè)照相機(jī)36能精確定位到需要拍照的位置，進(jìn)行拍照取樣，再將圖片通過第二控制柜45內(nèi)的無(wú)線發(fā)射裝置發(fā)送到每個(gè)檢測(cè)中心，給工作人員進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)需要檢修的接觸網(wǎng)系統(tǒng)位置，完成檢測(cè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)連接關(guān)鍵點(diǎn)的目的。

本發(fā)明通過北斗系統(tǒng)接收機(jī)實(shí)現(xiàn)粗定位，其定位精度約為300mm，北斗定位系統(tǒng)愈發(fā)成熟，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛，所以選擇以北斗定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢車57的粗定位也較為可靠；通過工控機(jī)對(duì)工業(yè)照相機(jī)36采集的接觸網(wǎng)立柱照片進(jìn)行處理，其特征保存完整且十分可靠，所以選擇以圖像處理為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢車57的精定位也較為可靠；無(wú)人巡檢車57的控制系統(tǒng)以工控機(jī)為核心，其功能全面，能夠與搭載的檢測(cè)裝備通訊，所以可在上位機(jī)程序里加入數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，每次檢測(cè)完畢后將檢修車的當(dāng)前所在位置以及檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。